DE2923236A1 - Inoculation of molten cast iron using magnesium wire - provided with protective coating, is carried out in pressurised furnace - Google Patents
Inoculation of molten cast iron using magnesium wire - provided with protective coating, is carried out in pressurised furnaceInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Impfen von Gußeisen im druck-Method and device for inoculating cast iron in the pressure
gasbeaufschlagten Gießofen.gas-pressurized casting furnace.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Impfen von Gußeisen im druckgasbeaufschlagten Gießofen durch Zugabe einer berechneten Menge von Magnesium als Draht. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Impfverf ahrens In der DE-Zeitschrift "Giesserei" 56 (1969), Seite 416 ff.The invention relates to a method for inoculating cast iron in pressurized gas Casting furnace by adding a calculated amount of magnesium as wire. She concerns also a device for carrying out such a vaccination method in the DE magazine "Giesserei" 56 (1969), page 416 ff.
ist auf Seite 418 ein Magnesiumdrahtverfahren zur Behandlung von Gußeisen beschrieben, bei dem durch eine keramische Düse Magnesiumdraht in Bodennähe einer Pfanne in die Schmelze eingeführt wird. Zwar ließen sich damit gute Ergebnisse bezüglich der Kugelgraphitbildung beim Gußeisen erzielen, jedoch war die Einführung des Magnesiumsdrahtes in Bodennähe durch eine entsprechend abzudichtende Schleuse so nachteilig, daß sich das Magnesiumdrahtverfahren in der Praxis nicht durchsetzen konnte.is on page 418 a magnesium wire process for treating cast iron described in which through a ceramic nozzle magnesium wire close to the ground a Ladle is introduced into the melt. Admittedly, it gave good results with regard to achieve nodular graphite formation in cast iron, but was the introduction of magnesium wire so disadvantageous in the vicinity of the ground by a lock to be sealed accordingly that the magnesium wire process could not enforce in practice.
Aus der DE-OS 26 34 687 ist ein Verfahren zum Aufbereiten einer Gußeisenschmelze mit Magnesium bekannt, bei dem das Magnesium als kompakter Block an einer günstigen Stelle in die Gießform eingesetzt wird. Die in die Gießform strömende Gußeisenschmelze löst bei optimal abgestimmten Bedingungen aus dem Magnesiumblock soviel Material heraus, wie zur Bildung des Kugelgraphit nötig ist.From DE-OS 26 34 687 a method for processing a cast iron melt known with magnesium, in which the magnesium as a compact block at a favorable Place is inserted into the mold. The cast iron melt flowing into the mold dissolves so much material from the magnesium block under optimally coordinated conditions find out how it is necessary to form spheroidal graphite.
Es ist weiterhin bekannt, das Magnesium als Draht in die Gießform oder in den Gießstrahl einzuführen.It is also known that the magnesium is used as a wire in the casting mold or to introduce into the pouring stream.
Allen diesen bekannten Verfahren haften die Nachteile an, daß nicht nur die Zusammensetzung der Schmelze im Zeitpunkt des Abgusses ermittelt werden muß, sondern daß zusätzlich Informationen über die Gießgeschwindigkeit, die Abgußmenge und die Gießzeit ermittelt unc verarbeitet werden müssen, um das Impfmittel richtig dosieren zu können. Erschwerend kommt hinzu, däß das erhitzte Magnesium verdampft und oxidiert, sobald es mit der Schmelze bzw. dem Luftsauerstoff in Berührung kommt.All these known processes have the disadvantages that not only the composition of the melt at the time of casting can be determined must, but that additional information about the casting speed, the cast quantity and the pouring time is determined and must be processed to get the inoculant right to be able to dose. To make matters worse, the heated magnesium evaporates and oxidizes as soon as it comes into contact with the melt or the oxygen in the air.
Aus der DE-OS 26 45 896 ist ein Verfahren zum dosierten Abgießen einer mit Magnesium behandelten Gußeisenschmelze für die Herstellung von Ferroguß bekannt, bei dem ein gasdichter Vergießofen verwendet wird, in welchem eine Ofenatmosphäre aus einer Mischung von inertem Gas mit einem gewissen Prozentsatz von Sauerstoff aufrechterhalten wird.From DE-OS 26 45 896 a method for the metered pouring of a cast iron melt treated with magnesium known for the production of ferrous cast iron, in which a gas-tight potting furnace is used in which a furnace atmosphere from a mixture of inert gas with a certain percentage of oxygen is maintained.
Mit Hilfe des inerten Gasanteil wird im Ofen der Druck aufgebaut, der erforderlich ist, um den Abgießvorgang zu steuern, wie es beispielsweise aus der DE-AS 23 07 846 im Prinzip bekannt ist. Der Sauerstoffanteil dient dazu, das an der Oberfläche der Gußeisenschmelze abdampfende Magnesium zu oxidieren, um zu verhindern, daß das Metall in den Druckgasleitungen kondensiert und die Leitungen verstopft bzw.With the help of the inert gas component, the pressure is built up in the furnace, which is required to control the pouring process, for example from the DE-AS 23 07 846 is known in principle. The oxygen content is used to to oxidize magnesium evaporating on the surface of the cast iron melt in order to prevent the metal from condensing in the pressurized gas lines and the lines clogged or
beim Öffnen des Ofens unter der Einwirkung des dann hinzu- tretenden Luftsauerstoffs explosionsartig verbrennt. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß in dem völlig geschlossenen Gießofen der Verlust an Magnesium geringer ist als in den Fällen, in denen das mit Magnesium behandelteGußeisen der freien Atmosphäre ausgesetzt ist. Trotzdem läßt sich auch hier bei einem längeren Halten der Schmelze im Vorratsgefäß (Vergießofen) ein stärkerer Abbrand des Magnesiums nicht vermeiden, so daß der für eine sichere Kugelgraphitbildung erforderliche Mindesgehalt an Magnesium in der Schmelze unterschritten wird.when opening the furnace under the influence of the then added kicking Oxygen in the air burns explosively. However, it must be pointed out that in the completely closed casting furnace the loss of magnesium is less than in cases where the magnesium-treated cast iron of the free atmosphere is exposed. Nevertheless, here too, if the melt is held for a longer period of time Do not avoid a stronger burn-off of the magnesium in the storage vessel (potting furnace), so that the minimum magnesium content required for reliable spheroidal graphite formation is not reached in the melt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, unter dessen Benutzung der Magnesiumgehalt in der Schmelze auch über;längere Zeit etwa konstant gehalten werden kann.The present invention is based on the object of a method indicate, using the magnesium content in the melt even over a longer period of time Time can be kept approximately constant.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß durch eine gasdichte Schleuse der Impfdraht von oben bis an den Boden des Ofens in die Schmelze eingeführt wird, und daß dazu ein Impfdraht mit einer Schutzumhüllung verwendet wird.This object is achieved in that by a gas-tight lock the inoculation wire is inserted into the melt from the top to the bottom of the furnace, and that for this purpose an inoculation wire with a protective cover is used.
Die Verwendung von Impfdrähten mit einer Schutzumhüllung aus einem nicht flüchtigen Metall und gegebenenfalls einem zwischen dem Außenmantel und dem Draht angeordneten, den Draht umfassenden isolierten Werkstoff ist aus der DE-OS 25 31 573 im Prinzip bekannt. Im Gegensatz zu dem, was aus dieser Literaturstelle bekannt ist, wird bei der Erfindung der Impfdraht nicht dem Gießstrahl, sondern der sich im Gießofen befindenden Schmelze zugeführt. Im Gegensatz zu dem bekannten Magnesiumdrahtverfahren, wie es in der o.g.The use of inoculation wires with a protective covering made of a non-volatile metal and optionally one between the outer jacket and the Wire arranged, the wire comprising insulated material is from DE-OS 25 31 573 known in principle. Contrary to what is said in this reference is known, in the invention, the inoculating wire is not the pouring stream, but fed to the melt located in the casting furnace. In contrast to the familiar Magnesium wire process as described in the above
DE-Zeitschrift "Giesserei" beschrieben ist, wird der Magnesiumdraht nicht durch den Boden der Gießpfanne eingeführt, sondern von oben z.B. durch den gasdicht abschließenden Ofendeckel.DE magazine "Giesserei" is described, the magnesium wire not inserted through the bottom of the ladle, but from above e.g. through the gas-tight furnace lid.
Damit entfällt die Notwendigkeit, die Schleuse, durch die der Draht eingeführt wird, so auszubilden, daß sie von dem schmelzflüssigen Eisen nicht angegriffen wird. Durch die Schutzumhüllung um den eigentlichen Impfdraht wird eine vorzeitige Reaktion zwischen Schmelze und Impfmaterial verhindert. Durch die Einführung des Impfdrahtes bis in die Nähe des Ofenbodens wird eine gute Verteilung des Impfmittels gewährleistet.This eliminates the need for the sluice through which the wire is introduced to train so that they are not attacked by the molten iron will. Due to the protective covering around the actual vaccination wire, a premature Prevents reaction between melt and inoculum. With the introduction of the Inoculating wire up to the vicinity of the furnace floor will ensure a good distribution of the inoculant guaranteed.
Vorzugsweise kann die Regelung der Impfmittelzugabe in Abhängigkeit vom Sauerstoffpotential in der Schmelze oder in der Ofenatmosphäre oder auch nach einem vorher festgelegten Programm entsprechend empirisch ermittelter Werte, die die Abbrandreaktion des Magnesiums in der Eisenschmelze wiedergeben, erfolgen.The regulation of the inoculant addition can preferably be dependent on on the oxygen potential in the melt or in the furnace atmosphere or even after a predetermined program according to empirically determined values that reflect the burn-up reaction of the magnesium in the iron melt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der Impfdraht nicht kontinuierlich, sondern in Abhängigkeit von den Meßwerten intermittierend in die Schmelze eingeführt werden.According to a further development of the invention, the inoculation wire cannot continuously, but introduced into the melt intermittently as a function of the measured values will.
Aber auch in diesem Falle erfolgt die Zugabe in wesentlich geringeren Zeitabständen als von etwa 1 Stunde, wie es bei den bekannten Impfverfahren üblich ist. Eine intermittierende Zugabe des Impfdrahtes ist beispielsweise dann angezeigt, wenn nur ein sehr geringer Bedarf an Impfmittel besteht.But even in this case, the addition is made in significantly smaller amounts Time intervals than about 1 hour, as is customary in the known vaccination methods is. An intermittent addition of the inoculation wire is indicated, for example, when there is very little need for inoculants.
In einem solchen Fall wäre nur ein sehr langsamer Drahtvorschub einzustellen und es könnte geschehen, daß das Ende des Impfdrahtes nicht in der Nähe des Ofenbodens, sondern schon erheblich vorher aufschmilzt.In such a case, only a very slow wire feed would have to be set and it could happen that the end of the inoculating wire is not near the furnace floor, but melts considerably beforehand.
Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit von der Temperatur der Schmelze und der Höhe des Schmelzbades im Vorratsgefäß bei vorgewählter Wandstärke der Draht-Umhüllung die Vorschubgeschwindigkeit so gewählt, daß die Umhüllung kurz vor Erreichen des Ofenbodens aufgeschmolzen ist. Größere Vorschubgeschwindigkeit würde ein Aufstoßen des Drahtes auf dem Ofenboden ergeben und damit ein ordnungsgemäßes Einfuhren verhinder, geringere Vorschubgeschwindigkeit würde ein Freiwerden des Impfmittels schin in geringer Badtiefe ergeben, was eine geringe Ausbeute an Impfmittel zur Folge hätte.According to the invention, depending on the temperature of the melt and the height of the molten bath in the storage vessel with a preselected wall thickness of the wire sheathing the feed rate chosen so that the envelope shortly before reaching the Furnace bottom is melted. A larger feed rate would cause belching of the wire on the Result in furnace bottom and thus a proper Prevent imports, a lower feed rate would free the Inoculant produced in shallow bath depth, resulting in a low yield of inoculant would result.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.A device for carrying out the method according to the invention is also the subject of the present invention.
Sie besteht aus einer Drahtfördereinrichtung, die auf dem gasdichten Ofendeckel eines Gießofens angeordnet ist und die den Impfdraht durch ein geschlossenes Rohr oder auch durch eine syphonartig verschlossene Öffnung in den Ofen einzuführen gestattet.It consists of a wire conveyor that is on the gas-tight Furnace lid of a casting furnace is arranged and the inoculation wire through a closed Introduce a pipe into the furnace or through an opening closed like a siphon allowed.
Vorzugsweise ist an dem geschlossenen Rohr ein Meßfühler zur Messung des Sauerstoffpotentials in der Ofenatmosphäre angeflanscht. Man vermeidet durch diese Konstruktion die Notwendigkeit einer zweiten Bohrung im Ofendeckel zum Einführen des Sauerstoffmeßfühlers.A measuring sensor is preferably on the closed tube for measurement of the oxygen potential in the furnace atmosphere. One avoids by this construction eliminates the need for a second hole in the furnace lid for insertion of the oxygen sensor.
Will man das Sauerstoffpotential in der Schmelze selbst messen, so wird der Meßfühler vorzugsweise im Bereich der.If you want to measure the oxygen potential in the melt itself, so the sensor is preferably in the range of.
Abgießöffnung angeordnet.Arranged pouring opening.
Als weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann zusätzlich eine Trennvorrichtung zum Kappen des Impfdrahtes vorgesehen sein.As a further development of the device according to the invention, in addition a separating device may be provided for capping the inoculation wire.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.Based on the drawing, the invention is intended to be in the form of an exemplary embodiment are explained in more detail.
Es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgerüsteten Gießofen, Fig. 2 ein Stück eines Impfdrahtes.The figures show: FIG. 1 a casting furnace equipped according to the invention, FIG. 2 a piece of inoculating wire.
In der Figur 1 erkennt man einen Querschnitt durch einen Gießofen 1, der als Induktionsrinnenofen mit einem Induktor 5 ausgebildet ist. Das Ofeninnere ist durch einen Eingußsiphon 2, durch einen Ausgußsiphon 3 sowie durch einen gasdichten Ofendeckel 4 verschlossen. Im gasdichten Ofendeckel 4 befindet sich eine Schleuse 6, die im wesentlichen aus einem Rohr 12 besteht, durch das ein Impfdraht 7 in die Schmelze 9 so eingeführt wird, daß das Ende des Impfdrahtes 7 in der Nähe des Bodens 8 des Ofens 1 schmilzt.In the figure 1 can be seen a cross section through a Casting furnace 1, which is designed as an induction channel furnace with an inductor 5. The inside of the stove is by a pouring siphon 2, by a pouring siphon 3 and by a gas-tight one Oven lid 4 closed. In the gas-tight furnace cover 4 there is a lock 6, which consists essentially of a tube 12 through which an inoculation wire 7 into the Melt 9 is introduced so that the end of the inoculation wire 7 is near the bottom 8 of furnace 1 melts.
Sobald über eine Druckgasleitung 22 im Ofen 1 ein Überdruck erzeugt wird, steigt die Schmelze 9 im Ausgußsiphon 3 auf das Gießniveau 17. Nach Anheben des Gießstopfens 11 fließt die Schmelze in eine unter der Gießöffnung stehende Gießform 10.As soon as an overpressure is generated in the furnace 1 via a compressed gas line 22 is, the melt 9 rises in the pouring siphon 3 to the pouring level 17. After lifting of the pouring plug 11, the melt flows into a casting mold standing under the pouring opening 10.
Oberhalb der gasdichten Schleuse 6 und mit dieser über das gasdichte Rohr 12 verbunden, befindet sich eine Drahtfördereinrichtung 11, die über einen Antriebsmotor 11.1 angetrieben wird. Der Impfdraht 7 wird von einer Vorratsrolle 15 abgespult. Unterhalb der Drahtfördereinrichtung 11 befindet sich eine Drahtvorschubüberwachungseinrichtung 13, an die ein Meßwandler 13.1 angeschlossen ist. Mit einer Trennvorrichtung 14 kann der Draht 7 gekappt werden.Above the gas-tight lock 6 and with this via the gas-tight Connected tube 12, there is a wire conveyor 11, which has a Drive motor 11.1 is driven. The inoculation wire 7 is taken from a supply roll 15 unwound. A wire feed monitoring device is located below the wire feed device 11 13, to which a transducer 13.1 is connected. With a separator 14 the wire 7 can be cut.
Mit Hilfe einer Sauerstoffmeßsonde 16 kann der Sauerstoffgehalt in der Ofenatmosphäre oder mit Hilfe einer anderen Sauerstoffmeßsonde 18 der Sauerstoffgehalt in der Schmelze kontinuierlich gemessen werden.With the help of an oxygen measuring probe 16, the oxygen content in the furnace atmosphere or, with the aid of another oxygen measuring probe 18, the oxygen content can be measured continuously in the melt.
Eine Steuerelektronik 19 verarbeitet die Meßdaten der beiden Suerstoffmeßsonden 16, 18 und der Drahtvorschubüberwachungseinrichtung 13 und steuert den Drahtvorschub. In diese Steuerelektronik kann weiterhin ein Signal für den Gießdruck eingeführt werden, der hier wiederum ein Maß für die Höhe des Badstandes im Vorratsgefäß ist. Die Elektronik steuert in Abhängigkeit von diesen Werten den Antrieb 11.1 der Drahtvorschubeinrichtung 11 und gegebenenfalls die Trennvorrichtung 14. Die erforderlichen Sollwerte werden der Elektronik 19 durch einen Programmgeber 20 vorgegeben.Control electronics 19 process the measurement data from the two oxygen measuring probes 16, 18 and the wire feed monitoring device 13 and controls the wire feed. A signal for the casting pressure can also be introduced into this control electronics which in turn is a measure of the height of the bath level in the storage vessel. The electronics control in The drive depends on these values 11.1 of the wire feed device 11 and, if applicable, the cutting device 14. The required setpoints are sent to the electronics 19 by a programmer 20 specified.
Ein Beispiel für einen Impfdraht 7, wie er zur Durchführung der Erfindung verwendet werden kann, zeigt die Figur 2. Er besitzt eine Seele 7.1 aus Magnesium bzw. einer Legierung sowie eine wärmefeste Umhüllung 7.3. Zwischen Seele 7.1 und Umhüllung 7.3 befindet sich eine Zwischenschicht 7.2, die die Seele 7.1 gegen die von außen kommende Wärme isoliert.An example of an inoculation wire 7 as used for carrying out the invention can be used, shows the figure 2. It has a core 7.1 made of magnesium or an alloy and a heat-resistant coating 7.3. Between soul 7.1 and Sheath 7.3 is an intermediate layer 7.2, which the core 7.1 against the heat coming from outside is insulated.
Diese Wärmeisolierung ist erforderlich, da die Eisenschmelze eine Temperatur von 1400 bis 1500° C hat, Magnesium aber bereits bei 1100°C verdampft.This thermal insulation is necessary because the iron melt is a Has a temperature of 1400 to 1500 ° C, but magnesium already evaporates at 1100 ° C.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BBC BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE |
|
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ASEA BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |